一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物及地膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子技术领域，公开了一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物及地膜及其制备方法。所述组合物包括，按重量份计，聚酯100份、扩链剂0.5

The invention relates to a high barrier fully biodegradable film raw material composition and film and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物及地膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子
，具体涉及一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物及地膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]农用地膜是现代农业的重要生产资料，具有增温保墒，促进微生物活动，提高温、光的利用率，抑制盐碱上升等功能，有利于提高作物产量，提高农业效益。农膜的广泛应用在极大地促进我国农业生产发展的同时，也给我国的土地造成了严重的“白色污染”。农用地膜长期暴露于空气、阳光下，不断老化，易破碎，作物收获后很难整片回收，大部分的农膜碎片被耕翻在耕作层内，造成土壤板结，水分无法渗透，传统聚乙烯地膜在土壤中需要几百年才能完成降解。近年来，一些可生物降解材料已经得到广泛的应用，在地膜方面有望取代部分传统的聚乙烯地膜，如聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚乙交酯(PGA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)等。这些聚酯高分子都具有良好的可生物降解性和加工性能。但单独使用某一种聚酯作地膜材料时，得到的产品无法满足使用要求，如：纯PBAT地膜的透水率太高，纯PLA由于韧性差无法吹制成膜，纯PHAs地膜的生物降解速率太快等。
[0003]通过取长补短，可以将两种或两种以上的可生物降解聚酯进行共混复合地膜，制成力学性能和阻隔性能均较优异的地膜。中国专利CN201610651212公开了一种PBAT/PLA复合材料及地膜的制备方法，中国专利CN201810776537一种基于PLA/PBAT/PGA三组分材料的高阻隔地膜制备方法，这些制得的复合地膜均具有优异的力学性能和阻隔性能。聚乙醇酸(PGA)是一类具有良好生物降解性能的材料，体外降解的时间约为1.5～3个月。PGA的玻璃化转变温度在35～40℃之间，熔融温度在220～230℃范围内。由于PGA分子链具有很好的立构规整性，可以快速结晶，PGA的结晶温度在150～180℃左右。与其他生物降解聚合物相比，PGA具有较高的力学性能。其抗拉强度约为115MPa，杨氏模量约为7GPa。PGA的力学性能远高于其他可生物降解塑料及大多数传统塑料。同时，由于结构规整，PGA膜具有优异的气体阻隔性能。但是，纯PGA材料成膜性差，无法采用传统熔融挤出吹胀的形式制备地膜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的PGA成膜性差和热稳定性差的问题，提供一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物及地膜及其制备方法，得到的地膜可根据地域及作物不同，可进行PGA/PBAT组分调控满足使用要求，同时在废弃之后可以实现快速降解，并且该地膜的阻隔性有大幅提高，还具有优异的力学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物，所述组合物包括，按重量份计，聚酯100份、扩链剂0.5
‑
1.5份；以聚酯的总质量为基准，所述聚酯包括PGA 60
‑
90wt％、PBAT 10
‑
40wt％；所述PGA与PBAT的重量比为2.6
‑
9：1。
[0006]本专利技术第二方面提供了一种高阻隔全生物降解地膜的制备方法，该制备方法包
括：
[0007](1)将所述原料组合物按照比例共混，分散均匀，得到混合物；
[0008](2)将混合物挤出、冷却、切粒得到粒料；
[0009](3)将粒料挤出吹膜得到所述地膜。
[0010]本专利技术第三方面提供了一种本专利技术的方法制备得到的生物降解地膜。
[0011]本专利技术与现有技术相比，至少具有下述有益效果：
[0012](1)达到塑料地膜的性能需求；
[0013](2)PBAT与PGA相容性得到改善，通过吹塑法生产PGA/PBAT地膜，生产的地膜兼具PBAT的柔性和PGA的强度及高阻隔性；
[0014](3)地膜具有较好的力学性能、氧气和水蒸气阻隔性，所得薄膜的氧气透过率低于3.12cm3/(m2·
24h)、氧气透过系数低于1.89
×
10
‑
13
cm3·
cm/(cm2·
s
·
cmHg)、水蒸气透过率低于14.57g/(m2·
day)、透湿系数低于2.39
×
10
‑
14
g.cm/cm2.s.Pa、0.1rad/s时的特性黏度不小于245Pa.s。
[0015](4)具有较好的可生物降解性能，按照GB/T 19277.1测试，其生物降解率可达90％以上，达到环保型可生物降解塑料地膜的工业生产需求，且制备工艺简单，易于操作，适于推广应用。
附图说明
[0016]图1是实施例1
‑
3和对比例1
‑
3的流变性能测试图；
[0017]图2为实施例5中地膜的电镜扫描图；
[0018]图3为实施例7中地膜的电镜扫描图。
具体实施方式
[0019]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020]本专利技术的第一个方面提供了一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物，所述地膜原料组合物包括，按重量份计，聚酯100份、扩链剂0.5
‑
1.5份；以聚酯的总质量为基准，所述聚酯包括PGA 60
‑
90wt％、PBAT 10
‑
40wt％；所述PGA与PBAT的重量比为2.6
‑
9：1(例如2.6:1、3:1、5:1、6:1、7：1、9：1等)；优选为3
‑
5：1。本专利技术中的以PGA与PBAT为主体材料，所得复合材料的生物降解率大于90％，满足且高于国家标准GB/T20197中关于生物降解材料其生物降解率需要大于等于60％的要求。
[0021]根据本专利技术一种优选的实施方式，所述扩链剂的分子链上含有至少2个活性环氧基(例如2个活性环氧基、4个活性环氧基、6个活性环氧基、7个活性环氧基、9个活性环氧基、12个活性环氧基)；进一步优选地，所述扩链剂的分子链上含有7
‑
10个活性环氧基。采用前述实施方式，有效改善了PBAT和PGA之间的相容性，大幅度提高了复合材料的性能，对实际生产加工中配方的选择具有一定指导作用。
[0022]根据本专利技术一种优选的实施方式，所述扩链剂的重均分子量为4800
‑
9000(例如
4800、5000、5500、5800、6500、6800、7200、8000)，进一步优选为6000
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7200；和/或所述扩链剂的环氧当量大于168本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻隔全生物降解地膜原料组合物，其特征在于，所述地膜原料组合物包括，按重量份计，聚酯100份、扩链剂0.5
‑
1.5份；以聚酯的总质量为基准，所述聚酯包括PGA 60
‑
90wt％、PBAT 10
‑
40wt％；所述PGA与PBAT的重量比为2.6
‑
9：1。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述扩链剂的分子链上含有至少2个活性环氧基；和/或所述扩链剂的重均分子量为4800
‑
9000，优选为6000
‑
7200；和/或所述扩链剂的环氧当量大于168g/mol，优选为230
‑
325g/mol；和/或扩链剂的型号为ADR
‑
4368。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，PBAT和PGA各自的水分含量低于0.02wt％；和/或所述组合物还包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述组合物还包括：抗氧剂0.1
‑
0.5重量份；和/或光稳定剂0.1
‑
1重量份；和/或紫外线吸收剂0.1
‑
2重量份。5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的一种或多种，优选为受阻酚类抗氧剂；和/或所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述受阻酚类抗氧剂包括抗氧剂264、抗氧剂330、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂5057、抗氧剂KY
‑
616中的一种或多种；和/或所述受阻胺类光稳定剂包括光稳定剂119、光稳定剂622、光稳定剂944、光稳定剂3346、光稳定剂NOR371中的一种或多种；和/或所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV
‑
P、紫外线吸收剂UV
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国春，温亮，张子建，翁云宣，张彩丽，张婷，付烨，曹伯楠，尹甜，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：